وبسيط ديوار / ناظم البرد لعينات حراريا توازنه في درجات الحرارة المعروفة للدقيقة القياسات التلألؤ المبردة

الهدف العام من هذه التجربة هو قياس شدة أطياف التلألؤ المعتمدة على درجة الحرارة. ويمكن لهذه الطريقة أن تساعد في الإجابة على أسئلة رئيسية حول موضوع هجرة طاقة الحالة المثارة في المعقدات المعدنية، مثل معقدات روتينيوم ثنائي الأمين.

تتمثل الميزة الرئيسية لهذه التقنية في إمكانية قياس شدة الأطياف المعتمدة على درجة الحرارة بدقة باستخدام جهاز وإجراء بسيطين. سيقوم كاميرون بورتون، وهو فني من مختبري، بتوضيح هذا الإجراء. أولاً، قم بتحضير حوالي 3 mm من محلول كروموفور مضيء ذو مولارية منخفضة في الماء أو الكحول للحصول على أفضل تركيبة من التوتر السطحي والذوبانية.

بعد ذلك، قم بتحضير حلقة عينة. قم بلف قطعة من سلك نحاسي عارٍ حول مسمار أو برغي لتشكيل حلقة واحدة، يتبعها حوالي 30 millimeters من السلك الملتوي. ثم اشطف الحلقة باستخدام حمض النتريك، يليه الماء المقطر، وأخيراً باستخدام 95%ethanol.

تأكد من ارتداء معدات الوقاية للخطوة التالية. اغمس العروة، بعد جفافها، في محلول العينة. يجب أن يؤدي التوتر السطحي للمحلول إلى تكوين غشاء رقيق من المحلول داخل العروة.

بعد ذلك، اغمس حلقة العينة المحملة فوراً في النيتروجين السائل لتجميد وتثبيت محلول عينة الغشاء الرقيق. ابدأ بتجهيز ازدواج حراري من النحاس والكونستانتين، أو من النوع T، باستخدام طولين من سلك النحاس وطول واحد من سلك الكونستانتين الذي يعد سبيكة من النحاس والنيكل. بعد ذلك، قم بتثبيت سلكي النحاس والكونستانتين معاً بزاوية 90 درجة.

قم بلحم أو لف وصلتين من النحاس والكونستانتان معاً. إحداهما مخصصة للعينة والأخرى مرجع قياسي. يفضل قيام شخصين بتنفيذ هذه الخطوة.

بعد ذلك، اسحب السلكين بقوة وقم ببرمهما معًا خمس أو ست مرات. يضمن العزل أن يكون التلامس الوحيد عند نقطة اتصال المزدوجة الحرارية. بعد ذلك، قم بتوصيل سلكي النحاس الخاصين بالمزدوجة الحرارية من وصلتي العينة والمرجع بمنافذ الإدخال في مقياس الجهد.

بعد ذلك، ضع كلًا من وصلة العينة والوصلة المرجعية في حمام مائي جليدي عند درجة حرارة 0 °C، وقم بتصفير مقياس الجهد. بعد ذلك، يتم محاذاة حلقة العينة المحملة ووصلة المزدوجة الحرارية في وعاء ديوار البصري المملوء بالنيتروجين السائل. يتطلب ذلك سدادة فلينية تثبت بإحكام في الجزء العلوي من وعاء ديوار البصري.

قم بتجهيز مقبض قياسي لتثبيت الحلقة باستخدام مشبك، ووتد، وبعض شريط السباكة. بعد ذلك، قم بمحاذاة حلقة عينة وصلة المزدوجة الحرارية مع مسار شعاع ضوء الإثارة. قم بتشغيل جميع الأجهزة الإلكترونية في مطياف CCD قبل ساعة واحدة على الأقل.

قم أيضاً بتشغيل كاميرا CCD المبردة للوصول إلى درجة حرارة تشغيل مستقرة. وعند إجراء الاختبار، راقب درجة الحرارة على مقياس الجهد (volt meter) أثناء تبخر النيتروجين ببطء. ويقوم مقياس الجهد بتقديم تقارير دقيقة عن درجة الحرارة لأن العينة مغمورة بالكامل إما في النيتروجين السائل أو في البخار البارد.

قم بأخذ الأطياف عند كل زيادة قدرها 5 Kelvin. وللقيام بذلك، قم بتشغيل ضوء الإثارة أو إلغاء حجبه لفترة وجيزة، واستخدم مطياف CCD للحصول على طيف لومينيسنتي. تستغرق هذه العملية بضع ثوانٍ فقط.

بعد ذلك، قم بإيقاف تشغيل ضوء الإثارة أو إعادة حجبه لتقليل التحلل الكيميائي الضوئي أو أخطاء تسخين العينة. يجب ألا يتغير جهد المزدوجة الحرارية بشكل ملحوظ من بداية فترة الحصول على البيانات وحتى نهايتها. ولإجراء التحليل، قم بتحويل الجهد المُسجل إلى درجة حرارة.

عند إجراء هذه القياسات، لا تقم بإجراء أي تغييرات على البصريات أو الإلكترونيات أو شدة ضوء الإثارة. لاحقاً، قم بتصحيح شدة مجموعات البيانات الطيفية الخاصة بكاشف CCD. أُذيب مركب tris-four-seven-dimethyl-one-tenth-ananthroleme rodium three في جليسرول مشبع بالأكسجين، وفُحص باستخدام الطريقة الموصوفة في درجات حرارة تتراوح بين 77 و 200 Kelvin.

ظلت شدة اللمعان ثابتة تقريباً من 77 Kelvin إلى 175 Kelvin، ثم تناقصت تدريجياً مع ارتفاع درجة الحرارة من 175 Kelvin إلى 240 Kelvin. تم رسم مخطط لمعامل يمثل مدى التخميد مقابل مقلوب درجة الحرارة بالكلفن. وبناءً على ذلك، تم حساب طاقة تنشيط تخميد اللمعان بالأكسجين بقيمة 31.5 kilojoules per mole.

تم الحصول على طاقة تنشيط الإخماد لعدة معقدات أخرى ذات صلة باستخدام هذه الطريقة أيضاً. ويشير الاتساق الداخلي لهذه النتائج إلى أن درجة حرارة العينة معروفة وثابتة أثناء الحصول على الأطياف. ويمكن تنفيذ هذه التقنية في غضون ساعة إلى ساعتين إذا تم إجراؤها بشكل صحيح.

عند محاولة تنفيذ هذا الإجراء، من المهم تذكر أنه لا يمكن تحريك العينة والمزدوجة الحرارية بمجرد بدء التجربة، وإلا فلن تكون قراءات الكثافة متسقة.